高富水砂卵石地层咬合桩施工技术

摘要：以成都高富水砂卵石地层下穿隧道围护结构咬合桩施工为对象，对该地层中咬合桩施工不能将细小颗粒清理干净，桩内沉渣厚的问题进行研究。提出了采用全套管咬合桩钻机和旋挖钻相结合的方法，确保咬合桩施工质量。实践表明，采用该方法能很好地弥补咬合桩钻机不能将细小颗粒清理干净的弊病，确保了桩体质量。

关键词：咬合桩；高富水砂卵石地层；施工技术；下穿隧道围护结构

中图分类号：TU74文献标识码： A

随着城市建设速度的加快，很多既有道路已经不能满足日益增长的交通需求，对既有道路的改造工程如加宽、下穿、上跨等越来越多，但受到周围建（构）筑物的影响，既有道路改造工程存在着场地狭小，对周边建（构）筑物保护要求高等诸多困难。采用咬合桩作为下穿隧道围护结构能够起到很好保护周边建（构）筑物的作用，主要表现在：一、咬合桩的抗剪强度和安全性能够满足支护结构的要求；二、咬合桩施工完成后形成的连续结构能够阻挡基坑外侧水流入基坑内；三、咬合桩施工适应于各种平面形状的基坑；四、采用全套管钻机，在施工中，始终有超前钢套管护壁，不会造成塌孔的情况，对周边地层变形影响小。但是，在成都地区高富水砂卵石地层中，咬合桩施工原有冲击抓斗不能将桩内细小颗粒清理干净，桩成孔后，桩内沉渣厚度大，不能满足水下混凝土灌注要求。如何解决这个问题成为如何保证在高富水砂卵石地层中咬合桩施工质量的关键。

一、高富水砂卵地层下穿隧道围护结构采用咬合桩施工实例

成都郫县红光大道综合改造工程犀浦双铁站前下穿隧道工程起于兴业街以西约170m，止于泰山大道以西约280m，隧道全长1.7km，其中穿槽段450m，暗埋段1250m。

1、周围环境

犀浦双铁站前下穿隧道位于老成灌路下，沿成灌路走向，隧道南侧为成灌高铁与成都地铁2号线西沿线，紧靠高铁站与地铁站，隧道结构边线距离成灌高铁桥墩最小距离为9m，隧道北侧为怡景城市花园、万树森林一、二、三期等高层住宅小区以及犀方路至泰山大道段的沿街待拆商铺，场地狭小。

2、地质条件

隧道沿线地貌为成都平原冰水―流水堆积地貌，地势东南低西北高，沿线路方向海拔高程512～577，高差65m。按岩土地层层序，从上至下地层为：

（1）第四系全新统人工填筑土（Q4me）：

人工填土：以杂填土为主，褐黄、灰黑等杂色，由碎石、砂土等组成，其间充填粘土，部分为粘性土及碎石土，一般层厚0～4m。

（2）第四系上更新统冰水―流水堆积层（Q3fgl-al）

粉质粘土：灰褐、灰黄色等，硬塑状，夹有卵石，底部含砂量较多，一般层厚0～5m。

卵石土：褐黄、灰黄色，松散～稍密，饱和，卵石含量50%~60%，含约10%的细圆砾及粗圆砾，其余为中细砂充填，一般层厚0~8m。

卵石土：褐黄、灰黄色，中密，饱和，卵石含量60%~70%，含约10%的细圆砾及粗圆砾，其余为中细砂充填，一般层厚5~20m。

卵石土：褐黄、灰黄色，密实，饱和，卵石含量60%~70%，含约10%的细圆砾及粗圆砾，其余为中细砂充填，一般层厚0~10m。

（3）第四系中更新统冰水―流水堆积层（Q2fgl+-al）

卵石土：棕黄、黄灰色，中密，饱和，卵石含量60%~85%，充填物主要为中细砂，略含黏土，层厚0~10m。

卵石土：棕黄、黄灰色，密实，饱和，卵石含量60%~85%，充填物主要为中细砂，略含黏土，层厚>20m。

3、基坑围护结构形式

基坑两端各35m范围为放坡开挖段，中间1630m左侧靠近高铁，为保证施工期间高铁的安全采用钻孔咬合桩，桩径1.2m，桩间距1.0m，咬合20cm，右侧采用钻孔灌注桩，桩径1.2m，桩间距2.0m，桩长4.2m~22.0m。基坑设置1~4道钢管支撑，钢管支撑直径609mm，壁厚16mm，水平布置间距4m，竖向间距3.0m~4.0m。

二、咬合桩施工工艺原理

钻孔咬合桩，即采用全套管钻机钻孔施工，桩之间相互咬合形成一排连续的“桩墙”基坑围护结构。施工核心主要为全套管钻机成孔及素混凝土桩采用超缓凝型混凝土。钻孔咬合桩桩体的排列方式为一个素混凝土桩（A桩）和一个钢筋混凝土桩（B桩）间隔（如图一）。先施工A桩，后施工B桩，A桩混凝土采用超缓凝型混凝土，在A桩混凝土初凝之前，利用套管钻机钢护筒切割掉相邻A桩咬合部分的素混凝土，完成B桩的施工，即实现了咬合（如图二）。

三、咬合桩施工设备及成桩原理

咬合桩施工主要是利用上图所示设备的1-主机（磨桩机）通过摇动和下压将2-钢套管压入土层内2m~3m，然后利用设备4-抓斗在钢套管内抓土，边抓土边下压钢套管，始终保持套管刀头超前于取土面2m以上。

四、高富水砂卵石地层咬合桩施工弊病

在高富水砂卵石地层中咬合桩施工，抓斗提取套管内泥土时，抓头只能将大的卵石提出，而细颗粒在抓斗提升过程中随着地下水重新流回到套管内，从而导致桩成孔后，细砂含量太高，沉渣厚度大，不能满足水下混凝土灌注要求。

五、解决措施

利用全套管咬合桩钻机和旋挖钻相结合的方法，根据咬合桩钻机施工功效，每2~3台桩机配置一台旋挖钻机。首先采用桩机配置的抓斗在钢套管内抓取泥土到桩内沉砂太厚，抓斗不能抓取起来泥土时，然后再改用旋挖钻伸入钢套管内钻取细小颗粒，待桩成孔后，放置半个小时，等桩内细小颗粒沉淀到桩底时，再用旋挖钻清理一次。通过这种方法可以有效地将桩内细小颗粒清理干净。

咬合桩钻机与旋挖钻配合使用现场照片

六、结语

通过以上方法既保证了在高富水砂卵石地层中围护结构采用咬合桩工法，也避免了在高富水砂卵石地层中咬合桩施工不能将细小颗粒清理干净的弊病，确保了桩体质量，通过现场实践证明，以上施工技术措施能够满足施工要求。

参 考 文 献

[1] 《咬合式排桩技术规程》（征求意见稿），2013；

[2] 《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012),中国建筑工业出版社, 2012；

[3] 《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008），中国建筑工业出版社，2008。

[4] 《建筑施工手册（第五版）》，中国建筑工业出版社，2013；